Brillante Magnetoskopie
EU-Projekt DIADEMS erforscht Anwendungen von Stickstoff-Fehlstellen in Diamant.
Diamanten sind äußerst begehrte Klumpen aus Kohlenstoff. Doch während ihr Nutzen für Juweliere schon lange bekannt ist, werden ihre verborgenen Geheimnisse im DIADEMS-Projekt gerade erst aufgedeckt. Die Wissenschaftler des Projekts verändern die Struktur von Diamantkristallen, sodass ein neuer Werkstoff mit vielen Anwendungsmöglichkeiten entsteht – von der Entwicklung intelligenter Medikamente bis hin zur nächsten Generation von Computern. Mithilfe des EU-Projekts bleibt Europa an der Spitze der Forschung auf dem Gebiet der atomaren Sensoren.
Abb.: Diamant (Bild: Thinkstock, Z. Burival)
Im Projekt „DIADEMS“ (DIAmond Devices Enabled Metrology and Sensing) wird ein einzelnes Atom in einem Diamantkristall durch ein Stickstoffatom ersetzt. Indem sie Stickstoff im Kristall einschließen, können die Forscher eine Atomstruktur mit immanenten magnetischen Eigenschaften herstellen, welche den Gesetzen der Quantenmechanik folgt.
„Das bedeutet, dass wir letztendlich winzige Sensoren zur Erkennung schwacher magnetischer Signale erschaffen können. Diese magnetischen Signale könnten es uns zum Beispiel ermöglichen, die elektrischen Aktivitäten von Neuronen auf einem Objektträger aus Diamant zu beobachten und zu sehen, wie sie interagieren“, erklärt Tierry Debuisschert, Projektkoordinator von DIADEMS bei Thales in Frankreich.
„In Zukunft können wir möglicherweise erkennen, ob eine Nervenzelle während einer Behandlung auf eine Chemikalie reagiert oder nicht.“ Dieses Ergebnis würde die Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer begünstigen.
Auch die Informatik könnte profitieren, da die Sensoren bei der Entwicklung kleiner Datenträger mit hoher Speicherdichte und damit viel höherer Kapazität und Betriebssicherheit verwendet werden können. „Die Kapazität von Datenträgern wird immer größer, da die magnetischen Bereiche, auf denen die Informationen gespeichert werden, stetig verkleinert werden können. Indem wir im atomaren und molekularen Maßstab arbeiten, könnten wir diese Speichergeräte auf der Ebene steuern, die für eine sehr hohe Speicherdichte benötigt wird“, fügt er hinzu.
Debuisschert ist fasziniert vom Zusammenspiel zwischen Atomphysik und Quantenmechanik und wie daraus praktische Anwendungen entstehen. „Wir befinden uns in einem industriellen Kontext, also müssen wir zeigen, dass am Ende der Forschung reale und vermarktbare Anwendungen stehen."
Die Tatsache, dass die DIADEMS-Mitglieder im Labor hergestellte Diamanten bei Zimmertemperatur einsetzen, bedeutet, dass die Technologie einfacher angewendet und vermarktet werden kann, sobald sie ausgereift ist. „Dennoch“, so Debuisschert, „ist die finanzielle Unterstützung durch die EU im jetzigen Stadium unverzichtbar, da wir uns noch mitten in der Forschung befinden.“
Obwohl das Projekt ohne die Finanzierung durch die EU nicht existieren würde, ist für Debuisschert die Zusammenarbeit zwischen den 15 Partnern aus Wissenschaft und Industrie ein besonders wichtiger Aspekt des EU-weiten Projekts. „Wir können direkt über alle neuen Ergebnisse aus den Laboratorien der EU informiert werden, was sehr viel Zeit spart, und der Ideenaustausch ist speziell auf europäische Projekte zugeschnitten“, erklärt er. „So bleiben wir den großen Konkurrenten aus dem Ausland gegenüber wettbewerbsfähig.“
Das Projekt mit einer Laufzeit von vier Jahren startete im September 2013. Im Rahmen des Programms Future and Emerging Technologies erhält es von der EU Fördergelder in Höhe von sechs Millionen Euro.
Eur. Comm. / CORDIS / DE
